(57)【要約】【課題】フォトリソグラフィ法に用いられるレジスト層に対し、高精度なパターン形成を可能とする。【解決手段】絶縁膜３２をフォトリソグラフィ法によりパターニングするためのレジスト層４０をパターン形成する方法であって、絶縁膜３２の表面にレジスト部４１を局部的に形成する第１工程と、レジスト部４１の周りにおける絶縁膜３２の表面にレジスト層４０を形成する第２工程と、レジスト層４０に囲まれたレジスト部４１を除去する第３工程とを備えている。【選択図】図４
2006237121.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄膜をフォトリソグラフィ法によりパターニングするためのレジスト層をパターン形成する方法であって、
上記薄膜の表面にレジスト部を局部的に形成する第１工程と、
上記レジスト部の周りにおける上記薄膜の表面にレジスト層を形成する第２工程と、
上記レジスト層に囲まれた上記レジスト部を除去する第３工程とを備えている
ことを特徴とするレジスト層のパターン形成方法。
【請求項２】
請求項１において、
上記第１工程では、上記レジスト部が、マスクを介して露光された後に現像されることにより形成される
ことを特徴とするレジスト層のパターン形成方法。
【請求項３】
請求項１において、
上記レジスト部は、ポジ型のレジスト材料により構成されている
ことを特徴とするレジスト層のパターン形成方法。
【請求項４】
請求項１において、
上記第３工程では、現像によって上記レジスト部を除去する
ことを特徴とするレジスト層のパターン形成方法。
【請求項５】
請求項１において、
上記第２工程では、上記レジスト部の上部が上記レジスト層の表面から露出している
ことを特徴とするレジスト層のパターン形成方法。
【請求項６】
請求項５において、
上記レジスト部の上記レジスト層の表面からの高さをαとし、上記レジスト層の厚みをβとするとき、次の関係式、
０≦α≦２β
が成立する
ことを特徴とするレジスト層のパターン形成方法。
【請求項７】
請求項１において、
上記レジスト層の硬化前の粘性率ηは、１０ｍＰａ・ｓ≦η≦２５ｍＰａ・ｓである
ことを特徴とするレジスト層のパターン形成方法。
【請求項８】
請求項１において、
上記レジスト部は、柱状に形成されたレジスト柱である
ことを特徴とするレジスト層のパターン形成方法。
【請求項９】
複数の薄膜トランジスタが形成されたアクティブマトリクス基板を有する表示装置の製造方法であって、
上記薄膜トランジスタを構成する薄膜をフォトリソグラフィ法によりパターン形成する薄膜形成工程を備え、
上記薄膜形成工程は、上記薄膜の表面にレジスト部を局部的に形成する第１工程と、上記レジスト部の周りにおける上記薄膜の表面にレジスト層を形成する第２工程と、上記レジスト層に囲まれた上記レジスト部を除去する第３工程とを備えている
ことを特徴とする表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レジスト層のパターン形成方法、及びその形成されたレジスト層を用いて製造される表示装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図９〜図１１に示すように、レジスト柱を用いて絶縁膜をパターン形成することが知られている（例えば、特許文献１等参照）。
【０００３】
すなわち、図９に示すように、まず、拡散層１１２が形成された半導体基板１１１の上に高分子材料からなるレジスト膜を一様に形成した後に、このレジスト膜をフォトリソグラフィ法によりパターニングして、レジスト柱１２０を拡散層１１２の上に形成する。
【０００４】
続いて、図１０に示すように、半導体基板１１１の上に絶縁膜１１３をＣＶＤ法により形成する。このとき、レジスト柱１２０の上部は絶縁膜１１３の表面から露出している。その後、上記レジスト柱１２０をアッシングや有機溶媒等により溶解除去することによって、コンタクトホール１１６が形成される。
【０００５】
しかし、レジスト柱１２０の周りに絶縁膜１１３をＣＶＤ法等により成膜する場合には、レジスト柱１２０は、高温の処理温度により加熱されると共に真空環境下に曝されることにより、その形状を維持することが極めて困難となる。したがって、上記特許文献１の方法によって薄膜をパターン形成することは、実際には難しいという問題がある。
【０００６】
ところで、例えば液晶表示装置等の表示装置には、基板の表面に絶縁膜や導電性膜等の薄膜がパターン形成されることにより、複数の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等の能動素子が形成されている。これらの薄膜をパターン形成する場合には、一般に、フォトリソグラフィ法がよく用いられる。
【０００７】
ここで、一般的なフォトリソグラフィ法による薄膜のパターン形成について、簡単に説明する。図１２に示すように、まず、ガラス基板１０１にパターニングの対象である薄膜１０２を一様に積層する。続いて、上記薄膜１０２の上にレジスト層１０３を一様に形成する。レジスト層１０３は、例えばポジ型の感光レジストにより構成されている。
【０００８】
その後、上記ガラス基板１０１に対してマスク１０４を対向配置させて位置合わせを行い、上方からマスク１０４を介して光を照射して、レジスト層１０３を露光する。続いて、図１３に示すように、レジスト層１０３を現像して、露光された部分を除去することにより開口部１０５を形成する。こうして、レジスト層１０３は露光によりパターン形成される。次に、開口部１０５を介して露出している薄膜１０２をエッチングして除去する。その後、レジスト層１０３を除去することにより、薄膜１０２がパターン形成される。
【特許文献１】特開平３−１７５６２９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところが、上述のように、マスク１０４を介して露光した部分を除去してレジスト層１０３に開口部１０５を形成した場合、図１３に示すように、開口部１０５が下方に向かって狭くなる断面テーパ状に形成されることが避けられない。その結果、開口部１０５の下方における所定の領域を均一な光量で露光できないため、形成された薄膜１０２のパターンの仕上がり精度が低下してしまうという問題がある。
【００１０】
また、例えばコンタクトホール等の小さいパターンを形成する場合には、レジスト層１０３の開口部１０５もそれに応じて小さく形成する必要がある。ところが、開口部１０５が小さいと、開口部１０５を透過した光の回折の影響が大きくなるため、開口部１０５と同じ形状に薄膜１０２を露光することが困難となる。その結果、薄膜１０２に形成されたパターンは、仕上がり精度が低下してしまう。
【００１１】
このように、マスクを介して露光することによりレジスト層に開口部等のパターンを精度良く形成することは難しいという問題がある。また、この問題は、近年に高精細表示化が求められる表示装置の製造工程において、レジスト層を精細にパターン形成する際に顕著なものとなる。
【００１２】
本発明は、斯かる諸点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、フォトリソグラフィ法に用いられるレジスト層に対し、高精度なパターン形成を可能にしようとすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の目的を達成するために、この発明では、薄膜の表面にレジスト部を予め形成し、そのレジスト部の周りにレジスト層を形成した後にレジスト部を除去することによって、レジスト層をパターン形成するようにした。
【００１４】
具体的に、本発明に係るレジスト層のパターン形成方法は、薄膜をフォトリソグラフィ法によりパターニングするためのレジスト層をパターン形成する方法であって、上記薄膜の表面にレジスト部を局部的に形成する第１工程と、上記レジスト部の周りにおける上記薄膜の表面にレジスト層を形成する第２工程と、上記レジスト層に囲まれた上記レジスト部を除去する第３工程とを備えている。
【００１５】
上記第１工程では、上記レジスト部が、マスクを介して露光された後に現像されることにより形成されることが好ましい。
【００１６】
上記レジスト部は、ポジ型のレジスト材料により構成されていてもよい。
【００１７】
上記第３工程では、現像によって上記レジスト部を除去することが好ましい。
【００１８】
上記第２工程では、上記レジスト部の上部が上記レジスト層の表面から露出していることが望ましい。
【００１９】
上記レジスト部の上記レジスト層の表面からの高さをαとし、上記レジスト層の厚みをβとするとき、次の関係式、
０≦α≦２β            ・・・・・・・・・・・・（1）
が成立することが好ましい。
【００２０】
上記レジスト層の硬化前の粘性率ηは、
１０ｍＰａ・ｓ≦η≦２５ｍＰａ・ｓ  ・・・・・・・・・・・・（2）
であることが好ましい。
【００２１】
上記レジスト部は、柱状に形成されたレジスト柱であってもよい。
【００２２】
また、本発明に係る表示装置の製造方法は、複数の薄膜トランジスタが形成されたアクティブマトリクス基板を有する表示装置の製造方法であって、上記薄膜トランジスタを構成する薄膜をフォトリソグラフィ法によりパターン形成する薄膜形成工程を備え、上記薄膜形成工程は、上記薄膜の表面にレジスト部を局部的に形成する第１工程と、上記レジスト部の周りにおける上記薄膜の表面にレジスト層を形成する第２工程と、上記レジスト層に囲まれた上記レジスト部を除去する第３工程とを備えている。
【００２３】
−作用−
次に、本発明の作用について説明する。
【００２４】
まず、第１工程において、フォトリソグラフィ法によるパターニングの対象である薄膜の表面に対し、レジスト部を局部的に形成する。レジスト部は、例えば、マスクを介して露光され、その後に現像されることによって形成される。レジスト部は、ポジ型のレジスト材料によって構成することで、精度良く形成することが可能となる。また、レジスト部を柱状のレジスト柱に形成すると、コンタクトホールを好適に形成することができる。
【００２５】
続いて、第２工程では、上記レジスト部の周りにおける薄膜の表面にレジスト層を形成する。このとき、レジスト部の上部がレジスト層の表面から露出していると、後の第３工程においてレジスト部を容易に除去することが可能となる。すなわち、レジスト部のレジスト層表面からの高さをαとすると、０≦αであることが好ましい。逆に、α＜０である場合には、レジスト部の上部がレジスト層の内部に埋もれてしまうこととなり、後の第３工程におけるレジスト部の除去が困難になってしまう。
【００２６】
一方、レジスト層の厚みをβとすると、α≦２βであることが望ましい。逆に２β＜αである場合には、レジスト層表面から突出するレジスト部の強度が低下するため、その形状を維持することが難しくなる。したがって、０≦α≦２βであることが望ましい。
【００２７】
また、レジスト層の硬化前の粘性率ηは、η＜１０ｍＰａ・ｓであると、粘性率が小さすぎてレジスト層を薄膜の表面に所望の厚みで形成することが難しくなる。一方、２５ｍＰａ・ｓ＜ηである場合には、レジスト層をレジスト部から離れた領域においてレジスト部の高さよりも低い厚みで形成したとしても、レジスト部の形成領域近傍では、粘性率が高すぎてレジスト層が盛り上がった状態でレジスト部を覆うように形成されてしまう。したがって、１０ｍＰａ・ｓ≦η≦２５ｍＰａ・ｓであることが望ましい。
【００２８】
その後、第３工程では、例えば、現像によって、上記レジスト層に囲まれた上記レジスト部を除去する。以上により、レジスト層をパターン形成する。
【００２９】
表示装置を製造する場合には、薄膜形成工程において上述の第１〜第３工程を行う。その結果パターン形成されたレジスト層をマスクとして用い、薄膜を露光して現像する。こうして、フォトリソグラフィ法により形成された薄膜を順次積層することによって、基板上に複数の薄膜トランジスタを形成する。そうして、上記薄膜トランジスタが複数形成されたアクティブマトリクス基板を形成して表示装置を製造する。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、レジスト部の外周形状と同じ形状にパターンを形成できるため、露光によりレジスト層をパターン形成していた従来のように上記パターンが下方に向かって狭くなる断面テーパ状に形成されることもない。また、形成したレジスト層のパターンがコンタクトホールのような小さな形状であっても、露光を用いないので光の回折による仕上がり精度の低下を招くこともない。すなわち、本発明によると、フォトリソグラフィ法に用いられるレジスト層を高精度にパターン形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。
【００３２】
《発明の実施形態１》
図１〜図８は、本発明に係るレジスト層のパターン形成方法、及び表示装置の製造方法の実施形態１を示している。図７は、表示装置である液晶表示装置１を概略的に示す断面図である。
【００３３】
液晶表示装置１は、アクティブマトリクス基板２と、このアクティブマトリクス基板２に対向して設けられた対向基板３と、これらの基板２，３の間に形成された液晶層４とを備えている。
【００３４】
上記アクティブマトリクス基板２には、図８に示すような薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと称する）１０が複数形成されている。また、アクティブマトリクス基板２は、液晶層４側の表面に配向膜５が設けられると共に、液晶層４とは反対側の表面に偏光板６が積層されている。また、アクティブマトリクス基板２には、各ＴＦＴ１０を駆動制御するためのＩＣドライバ（図示省略）が設けられている。
【００３５】
ＴＦＴ１０を構成する薄膜は、フォトリソグラフィ法によりパターン形成する薄膜形成工程で形成することが可能である。また、後述するように、上記薄膜形成工程では、本発明に係るレジスト層のパターン形成方法が行われる。
【００３６】
上記対向基板３には、図示を省略するが、カラーフィルタやＩＴＯからなる共通電極等が形成されている。また、対向基板３は、液晶層４側の表面に配向膜７が設けられると共に、液晶層４とは反対側の表面に偏光板８が積層されている。また、上記液晶層４は、アクティブマトリクス基板２と対向基板３との間に介在されたスペーサ９によって封止されている。こうして、液晶表示装置１は、ＴＦＴ１０により液晶層４における液晶分子の配向状態を制御して、所望の表示を行うようになっている。
【００３７】
上記ＴＦＴ１０は、例えば図８に示す構造を有しており、ガラス基板１２に形成された活性領域１３と、ゲート電極１４とを備えている。
【００３８】
上記活性領域１３は、ソース領域１５と、ドレイン領域１６と、ソース領域１５及びドレイン領域１６の間に設けられているチャネル領域１７とにより構成されている。活性領域１３は、ゲート絶縁膜１８により覆われている。そして、上記ゲート電極１４は、ゲート絶縁膜１８を介してチャネル領域１７に対向するように配置されている。
【００３９】
ゲート電極１４及びゲート絶縁膜１８は層間絶縁膜１９により覆われている。層間絶縁膜１９には、コンタクトホール２１がソース領域１５の上方位置において上下に貫通するように形成されている。また、層間絶縁膜１９には、コンタクトホール２２がドレイン領域１６の上方位置において上下に貫通するように形成されている。
【００４０】
上記コンタクトホール２１，２２には、導電性材料が充填されることにより、ソース領域１５に接続されたソース電極２３と、ドレイン領域１６に接続されたドレイン電極２４とがそれぞれ形成されている。また、上記層間絶縁膜１９の上には、ソース電極２３及びドレイン電極２４を覆うように絶縁性の平坦化膜２５が積層されている。
【００４１】
次に、図１〜図６を参照して、レジスト層のパターン形成方法を行うレジスト層パターニング工程と、それを含む薄膜形成工程とについて説明する。すなわち、上記薄膜形成工程は、薄膜積層工程と、上記レジスト層パターン形成工程と、薄膜パターン形成工程とを含んでいる。
【００４２】
例えば上記コンタクトホール２１，２２は、本実施形態によるレジスト層のパターン形成方法を適用して好適に形成することができるが、図１〜図６では、説明を簡単にするため、ガラス基板３１上の絶縁膜３２をパターニングする場合について示している。
【００４３】
まず、薄膜積層工程では、図１に示すように、ガラス基板３１の表面に薄膜であるＳｉＯ2等の絶縁膜３２を一様に積層する。
【００４４】
続いて、絶縁膜３２をフォトリソグラフィ法によりパターニングするためのレジスト層４０をパターン形成するレジスト層パターン形成工程を行う。レジスト層パターン形成工程は、以下に述べる第１工程、第２工程、及び第３工程を有している。
【００４５】
第１工程では、上記絶縁膜３２の表面にレジスト部４１を局部的に形成する。すなわち、図２に示すように、絶縁膜３２の表面に第１レジスト層３３を形成してプリベークする。第１レジスト層３３は、ポジ型のレジスト材料により構成されている。その後、第１レジスト層３３の上方に配置したマスク３４を介して第１レジスト層３３を露光する。続いて、第１レジスト層３３の露光された部分を現像して除去することにより、レジスト部４１を形成する。コンタクトホール２１，２２を形成するためのレジスト層をパターン形成する場合には、上記レジスト部４１は、柱状に形成されたレジスト柱とする。
【００４６】
次に行う第２工程では、レジスト部４１の周りにおける絶縁膜３２の表面に第２レジスト層４０（単にレジスト層４０とも称する）を形成してプリベークする。このとき、レジスト部４１の上部が第２レジスト層４０の表面から露出していることが好ましい。すなわち、図４に示すように、レジスト部４１の第２レジスト層４０の表面からの高さをαとし、第２レジスト層４０の厚みをβとするとき、次の関係式、
０≦α≦２β            ・・・・・・・・・・・・（1）
が成立することが望ましい。
【００４７】
仮に、α＜０であると、レジスト部４１の上部が第２レジスト層４０の内部に埋もれてしまうこととなり、後の第３工程においてレジスト部４１を除去することが困難になってしまう。一方、仮に、２β＜αであると、レジスト部４１の第２レジスト層４０に対する突出量が相対的に大きくなり、レジスト部４１の強度が低下してしまう。その結果、レジスト部４１の形状を維持することが難しくなる。したがって、上記式（1）に示すように、０≦α≦２βであることが望ましい。
【００４８】
また、第２レジスト層４０の２５℃における硬化前の粘性率ηは、
１０ｍＰａ・ｓ≦η≦２５ｍＰａ・ｓ  ・・・・・・・・・・・・（2）
であることが好ましい。
【００４９】
仮に、η＜１０ｍＰａ・ｓであると、粘性率が小さすぎて第２レジスト層４０を絶縁膜３２の表面に所望の厚みに制御して形成することが難しくなる。一方、仮に、２５ｍＰａ・ｓ＜ηであると、第２レジスト層４０をレジスト部４１から離れた領域においてレジスト部４１の高さよりも低い厚みで形成したとしても、レジスト部４１の形成領域近傍では、粘性率が高すぎて第２レジスト層４０が盛り上がった状態でレジスト部４１を覆ってしまう。したがって、上記式（2）に示すように、１０ｍＰａ・ｓ≦η≦２５ｍＰａ・ｓであることが望ましい。
【００５０】
次に行う第３工程では、図５に示すように、第２レジスト層４０に囲まれたレジスト部４１を除去する。レジスト部４１は現像によって除去することが好ましい。
【００５１】
レジスト部４１（第１レジスト層３３）を現像する現像液は、第２レジスト層４０を現像する現像液よりも濃度が低い。言い換えれば、レジスト部４１（第１レジスト層３３）は、第２レジスト層４０よりも現像され易くなっている。そのため、レジスト部４１を現像する際に、第２レジスト層４０は、ほとんど現像されない。
【００５２】
そして、レジスト部４１が除去される結果、第２レジスト層４０には、開口部４２が形成されることとなる。こうして、以上の第１〜第３工程（つまり、レジスト層パターン形成工程）によって、開口部４２を有するレジスト層４０がパターン形成される。
【００５３】
その後、上記薄膜パターン形成工程を行う。この薄膜パターン形成工程では、まず、図５に示すように、上記レジスト層パターン形成工程でパターン形成したレジスト層４０をマスクとして、絶縁膜３２を露光する。その結果、レジスト層４０の開口部４２から露出している部分が露光される。
【００５４】
続いて、図６に示すように、上記絶縁膜３２の露光された部分を現像によって除去することにより開口部４３（コンタクトホール）を形成すると共に、絶縁膜３２の表面からレジスト層４０を除去する。以上の工程によって、薄膜である絶縁膜３２はパターン形成される。また、液晶表示装置１の製造方法には上記薄膜形成工程が含まれる。
【００５５】
−実施形態１の効果−
フォトリソグラフィ法によりレジスト層をパターン形成する場合、レジスト層から比較的小さい領域を除去して小さい凹陥部パターンを高精度に形成することは、マスクを回折する露光の光の影響が大きくなるために、困難である。これに対して、本実施形態におけるレジスト部４１のように、レジスト層４０から比較的小さい領域を残して突出部パターンを高精度に形成することは、比較的容易に行うことができる。
【００５６】
すなわち、従来のように、レジスト層４０に対して比較的小さい凹陥部パターン（開口部４２）を、フォトリソグラフィ法により直接に形成すると、レジスト層４０に形成される開口部４２のパターンが高精度に形成されない。
【００５７】
本実施形態では、このようなフォトリソグラフィ法による開口部４２の直接的な形成工程を適用せずに迂回して、一旦、フォトリソグラフィ法により突出部であるレジスト部４１を高精度に形成し、その後に、レジスト部４１を型としてレジスト層４０をパターン形成するようにしている。したがって、本実施形態によると、容易且つ高精度に形成したレジスト部４１を基準として、レジスト層４０を高精度にパターン形成することができる。
【００５８】
その後、高精度にパターン形成された上記レジスト層４０をマスクとして用いることにより、薄膜を高精度にパターニングすることが可能となる。
【００５９】
さらに、レジスト部４１のレジスト層４０の表面からの高さαを、レジスト層４０の厚みβに対し、０≦α≦２βを満たすようにしたので、レジスト部４１をレジスト層４０から除去し易くできると共に、レジスト部４１の強度を維持してレジスト層４０の精度良いパターニングが可能となる。
【００６０】
さらに、レジスト層４０の硬化前の粘性率ηを、１０ｍＰａ・ｓ≦η≦２５ｍＰａ・ｓとしたので、レジスト層４０を所望の厚みに制御できると共に、レジスト層４０が盛り上がってレジスト部４１を覆ってしまわないようにすることができる。すなわち、レジスト部４１の上部が露出するように適切に、レジスト層４０を形成することができる。
【００６１】
《その他の実施形態》
上記実施形態では、第１レジスト層３３及び第２レジスト層４０をポジ型のレジスト材料として説明したが、本発明はこれに限らず、ネガ型のレジスト材料をてきようしてもよい。ただし、パターンを高精度に形成する観点から、ポジ型を適用することが好ましい。
【００６２】
また、表示装置の一例として液晶表示装置について説明したが、本発明に係る表示装置の製造方法は、液晶表示装置に限らず、例えば有機ＥＬ表示装置等の他の表示装置についても適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
以上説明したように、本発明は、レジスト層のパターン形成方法、及びその形成されたレジスト層を用いて製造される表示装置の製造方法について有用であり、特に、レジスト層に対し、高精度なパターン形成を行う場合に適している。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】薄膜積層工程においてガラス基板上に形成された絶縁膜を示す断面図である。
【図２】第１工程において形成された第１レジスト層を示す断面図である。
【図３】第１工程において形成されたレジスト部４１を示す断面図である。
【図４】第２工程において形成された第２レジスト層を示す断面図である。
【図５】第３工程においてパターン形成された第２レジスト層を示す断面図である。
【図６】薄膜パターン形成工程においてパターン形成された絶縁膜を示す断面図である。
【図７】液晶表示装置を概略的に示す断面図である。
【図８】薄膜トランジスタを拡大して示す断面図である。
【図９】従来の半導体基板上に形成されたレジスト柱を示す断面図である。
【図１０】従来のレジスト柱の周りに形成された絶縁膜を示す断面図である。
【図１１】従来のパターン形成された絶縁膜を示す断面図である。
【図１２】従来のフォトリソグラフィ法によるレジスト層の露光を示す断面図である。
【図１３】従来のフォトリソグラフィ法によりパターン形成されたレジスト層を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６５】
１      液晶表示装置
２      アクティブマトリクス基板
１０      ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）
３２      絶縁膜（薄膜）
３４      マスク
４０      第２レジスト層（レジスト層）
４１      レジスト部
【図１】
2006237121.tif 000003
【図２】
2006237121.tif 000004
【図３】
2006237121.tif 000005
【図４】
2006237121.tif 000006
【図５】
2006237121.tif 000007
【図６】
2006237121.tif 000008
【図７】
2006237121.tif 000009
【図８】
2006237121.tif 000010
【図９】
2006237121.tif 000011
【図１０】
2006237121.tif 000012
【図１１】
2006237121.tif 000013
【図１２】
2006237121.tif 000014
【図１３】
2006237121.tif 000015